Références et Solutions

(1)

Corrigé Physique au Probatoire D&TI –Juin 2021--- Proposé par Dr KAMGA (PLEG) Page 1/4

Références et Solutions

Barème observations

PARTIE I : EVALUATION DES RESSOURCES Exercice 1 : vérifications des savoirs

1- Définitions

- Point de fonctionnement :��

��

- Energie cinétique : Energie que possède un corps à cause de sa vitesse.

(1pt) (1pt)

Apprécier les définitions proposées

2- Unités des grandeurs physiques suivantes :

Grandeurs Quantité de chaleur flux magnétique

Unités Joule (J) Weber (Wb)

(1pt) Accepter les symboles des unités

3-- Loi de Lenz :

« Le sens du courant induit est tel que, par ses effets, il s’oppose à la

cause qui lui donne naissance ». ^{(1 pt)}

4- Répondre par Vrai ou Faux.

4.1 4.2

Vrai Faux

(1×2 = 2 pt)

5- Expliquer sommairement le fonctionnement d’un alternateur.

Un alternateur a pour rôle de convertir l’énergie mécanique en énergie électrique par le phénomène d’induction électromagnétique.

il est constitué de deux principales parties :

- un aimant inducteur (ou plusieurs aimants) appelé rotor qui produit le champ magnétique

- Une bobine (ou un ensemble de bobines) fixe appelée stator) sensible aux phénomènes électromagnétiques

(2pt)

Exercice 2 : Application des savoirs

Partie I : Quantité de chaleur

1.1. Quantité de chaleur qu’il faut fournir au morceau de plomb pour que sa température atteigne 327°C.

( )

S f i

Q

1

= mC θ θ

− AN :

^Q

¹

⁼ 0 200 129 327 25 ^, ^× ^× (

⁻

) ⁼ 7791 6 ^{, J}

(2pt)

1.2. Quantité de chaleur nécessaire pour faire fondre totalement un morceau de plomb à la température de 327°.

Q

2

= mL

f AN :

Q

2

= 0 200 26 3 10 , × , ×

³

= 5260 J

(1pt) OBC

EXAMEN ÉPREUVE SÉRIE DURÉE COEF. SESSION Probatoire PHYSIQUE D&TI 2 heures 2 Juin 2021

PROPOSITION DE CORRIGE

(2)

Corrigé Physique au Probatoire D&TI –Juin 2021--- Proposé par Dr KAMGA (PLEG) Page 2/4 1.3. Quantité totale de chaleur fournie à ce morceau de plomb.

totale

Q = Q

1

+ Q

2 AN :

Q

_totale

= 7791 6 5260 13051 6 , + = , J

^(1pt)

Partie II : Lunette astronomique (Hors programme)

2.1- Distance O1O2 entre les centres optiques pour que la lunette soit afocale.

ܱ_ଵܱ_ଶ =ܱതതതതതതത_ଵܨ_ଵ′+ܱതതതതതതത_ଶܨ_ଶ′

AN ܱଵܱ_ଶ= 180 + 2,0 = 182 ܿ݉

(1pt) (1pt) 2.2- Grossissement de la lunette si celle-ci est afocale.

G O F O F

=

′

1 1′

2 2

AN

G = 180 , = 2 0 90

(1pt) (1pt)

Exercice 3 : Utilisation des savoirs

(Les parties I et II sont indépendantes) Partie I : Energie et puissance

1.1- Intensité I du courant dans le circuit fermé.

D’après la loi de Pouillet

E E I r r

− ′

= +

′

AN

, , , A

I = ,

−

= +

4 5 1 5 0 12 1 0 24

(0,5pt)

1.2.1 Puissance dissipée par effet joule dans l’électrolyseur.

P

J

= × r I

′ ²

AN

P

_J

= 24 0 12 × ,

²

= 0 3456 , W

(0,5pt) (0,5pt) 1.2.3 Puissance chimique dans l’électrolyseur.

P

Ch

= × E I

′

AN

P

_Ch

= 1 5 0 12 0 18 , × , = , W

(0,5pt) (0,5pt) 1.3- Calculer le rendement de l’électrolyseur.

r η =

^′

′ ′

+ E EE E E I E I E I E I

AN

, ,

η = =

+ ×

1 5 0 33

1 5 24 0 12

ࣁ = ૜૜%

(0,5pt) (0,5pt)

Partie II : Spectre lumineux

2.1 la longueur d’onde maximale et déduire la couleur de la lumière émise.

A

λ = T

AN

λ = 2 898 10 , ^×

⁻³

= × 6 10

⁻⁷

m = 600 nm

4830

^. ^(1pt)

(3)

Corrigé Physique au Probatoire D&TI –Juin 2021--- Proposé par Dr KAMGA (PLEG) Page 3/4 Donc cette lumière est orange

(1pt) 2.2 Fréquence et l’énergie en eV de la lumière émise par ce feu

d’artifice.

• Fréquence

λ C υ C

υ λ

=

⇒

=

AN

Hz

υ = , ^×

₋

= ×

×

8

14 7

3 10 5 10 5 98 10

• Energie en eV

E h υ hC

= = λ

AN

, ,

E = , × ×

₋

= ×

⁻

J

×

8

19 7

6 63 3 10 3 377 10

5 98 10

^soit

E = 2 11 , eV

(1pt)

Partie II : EVALUATION DES COMPETENCES

1- Il est question de départager ces deux élèves. Pour cela, nous allons appliquer le Théorème de l’énergie cinétique entre A et C en supposant dans un premier temps que les frottements sont négligeables, déterminer la vitesse théorique acquise par S en C dans ce cas, la comparer à la valeur expérimentale et conclure.

Le système est le chariot, les forces appliquées sont Le poids ࡼሬሬԦ , la réaction du plan

ࡾሬሬԦ .

D’après le TEC

(

^ext

) E

C

W F

Δ

= ∑

^�� ^soit

^{E C}

^C

^{( )}

⁻

^{E A}

^C

^{( )} ⁼ ^{W P} ( ) ( )

^��

⁺ ^{W R}

^�� ^or

( )

W R

��

= 0

car ࡾሬሬԦ est perpendiculaire à ࡭࡮ሬሬሬሬሬሬԦ. ܹ൫ࡼሬሬԦ൯= ࢓ࢍ࡭࡯ ܛܑܖ ࢻ

sin sin

C C

mV

²

= mgAC α

⇒

V = gAC α

1 2

2

AN

V

_{C th}_{( )}

= 2 10 0 8 × × , × sin 30 2 83 = , m.s

⁻¹

De plus

h

_A

= AC sin α = 0 8 0 5 0 40 , × , = , m

et

, ,

CD = × = × 2 r 2 0 30 0 60 = m

Comparaison et conclusion :

V

_Cth

= V

_C_exp donc les frottements sont négligeables sur le tronçon AC ; Mais

CD h >

_Aet comme le chariot part de A sans vitesse initiale, il ne peut aller plus haut que

(2pt)

Apprécier la pertinence et la cohérence du candidat.

Apprécier d’autres méthodes cohérentes (par exemple l’utilisation de la conservation de l’énergie mécanique)

ࡾ ሬሬԦ

࡭

ࢻ ࡼ ሬሬԦ

࡯

(4)

Corrigé Physique au Probatoire D&TI –Juin 2021--- Proposé par Dr KAMGA (PLEG) Page 4/4

, m h

A

= 0 40

.

2-En examinant le mouvement de S sur la portion CD et en utilisant correctement les informations données, prononce-nous sur la possibilité de S d’atteindre le point D.

CD h >

A donc pour que le chariot parvienne en D, il doit être lancé en A avec une vitesse initiale non nulle.

Appliquons donc le TEC dans ce cas en supposant que la vitesse D est nulle et déduisons la vitesse minimale avec laquelle il faut lancer le chariot en A.

D’après le TEC Δ

E

_C

= ∑ W F (

^��^ext

)

^soit

( ) ( )

C C AD AD

E D

−

E A = W P

��

+ W R

��

or

^{W R} ( )

^��

⁼ ⁰

^car ^ࡾ^ሬሬԦ^est

constamment perpendiculaire au trajet . ܹ൫ࡼሬሬԦ൯= −࢓ࢍሺ࡯ࡰ − ࢎ_࡭ሻ

( ) ( )

(min) (min)

A A A A

mV mg CD h V g CD h

−

1

²

=

− − ⇒

=

−

0 2

2

AN

^V

^A₍^min₎

⁼ 2 10 0 6 0 4 ^× ( ^,

⁻

^, ) ⁼ 2 ^m.s

⁻¹

Conclusion : Pour atteindre le point D les enfants devraient lancer le chariot du point A avec une vitesse initiale

V

_A₍_min₎

= 2 m.s

⁻¹.

(2pt)

(2pt) (2pt)

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